Evaluation of potential biomaterials for application in guide bone regeneration from Bacterial Nanocellulose/Hydroxyapatite

Evaluación de potenciales biomateriales para aplicación en regeneración ósea guía a partir de Nanocelulosa Bacteriana/Hidroxiapatita

Las membranas de nanocelulosa bacteriana (BNC) tienen nanoestructuras porosas interconectadas y una excelente biocompatibilidad. Funcionalizarlos con fuentes de fosfato cálcico e iones metálicos confiere propiedades optimizadas al biomaterial. Este estudio tiene como objetivo sintetizar membranas BNC, funcionalizarlas con apatitas de cobre y magnesio, caracterizar y evaluar su citotoxicidad y potencial antimicrobiano. Las membranas se sintetizaron durante 8 días en medio manitol. La producción del biocompuesto fue mediante ciclos de inmersión. Los biocompuestos se caracterizaron por su porosidad y capacidad de hinchamiento, espectroscopía infrarroja con transformadas de Fourier (FTIR), microscopía electrónica de barrido (SEM), análisis termogravimétrico (TGA), propiedades antimicrobianas y ensayos de citotoxicidad. Los resultados de FTIR y SEM mostraron que se incorporaron grupos fosfato al BNC. El análisis TGA también indicó la incorporación de la fase inorgánica. La funcionalización de la membrana con Cu promovió las propiedades antimicrobianas del biomaterial. Sin embargo, la funcionalización con Mg tuvo un comportamiento más positivo sobre la viabilidad celular, demostrando ser más adecuada para su uso como material implantable.

1. INTRODUCCIÓN

El proceso de curación de las fracturas óseas se considera un proceso regenerativo y biológicamente complejo[1]. Los injertos óseos autólogos se han señalado como la principal solución[2]. Sin embargo, sigue existiendo el riesgo de transmisión de enfermedades infecciosas y de rechazo[3]. En este contexto, la regeneración ósea guiada (ROG) aparece como uno de los métodos más eficaces y fiables para promover la reestructuración ósea[4]. En este contexto, los andamiajes para la regeneración ósea surgieron para imitar la matriz extracelular natural del hueso (MEC), proporcionando una estructura básica y un microambiente para el crecimiento del tejido óseo con una excelente biocompatibilidad, biodegradabilidad adaptable, osteoconductividad y respuestas inmunogénicas mínimas[5]. Por este motivo, se han estudiado diferentes biomateriales.

El BNC es un polisacárido extracelular producido por algunos géneros bacterianos, especialmente las especies de Komagataeibacter[6]. Su superficie permite la adsorción de iones metálicos o nanopartículas metálicas[7]. Presenta un bajo rechazo y reacción inflamatoria debido a su excelente biocompatibilidad, buena permeabilidad, higroscopicidad y flexibilidad, lo que permite su amplio uso en ingeniería tisular como andamio[8]. Sin embargo, el BNC por sí solo no reúne todas las propiedades necesarias para actuar como dispositivo para un implante óseo.

En este contexto, se estudia la incorporación de hidroxiapatita (HAp) en la matriz de BNC[9].